Fiabilisation système

Coucou à tous,

je suis en train de monter un projet de sécurisation du domicile basé sur un ensemble de capteurs (ouverture de portes/fenêtres, secousses, présence, coupure de courant, etc. …).

Sur le papier, ou plutôt sur la breadboard, tout fonctionne à merveille.

J’ai donc logiquement commencé à me renseigner pour la mise en place in situ parce que je suis vraiment un débutant sur ce sujet (comme décrit dans mon post de présentation, je suis développeur et n’ai que les bases théoriques d’électronique apportées par “l’électronique pour les nuls” et quelques réalisations basiques).

Je voulais commencer module par module pour ne pas me retrouver face à plein de problématiques ingérables. Pour le lancement, je souhaitais donc simplement gérer l’Arduino (et son shield Ethernet W5100 reliés à un serveur MQTT) et un seul capteur: le capteur PIR HC-SR501.

Le me posais donc la question du câblage, parce que sur la breadboard c’est facile mais dans la réalité on a presque 15m entre l’Arduino et le capteur … le tout en croisant le fils électriques alimentant le logement; bref peut-être la pire config.

Mon intuition de base était d’utiliser du câble réseau Ethernet car:

  • ça se trouve partout
  • ça n’est pas très cher
  • c’est facile (et pas cher) à sertir
  • il existe des versions blindées

Ayant tout de même un doute sur la section du câble, j’ai demandé à ChatGPT son avis qui m’a confirmé que c’était un bon choix. Un collègue de travail qui s’intéresse à l’électronique (je l’appellerai Albert pour la suite) m’a conseillé, au contraire, d’utiliser non pas 1 mais 2 fils du câbles Ethernet pour l’alimentation et 2 autres pour le GND et 2 pour le signal.

Dans tous les cas, et conformément à un tuto trouvé sur ce forum même se pose quand même la question des interférences et des pics de tension sur une si longue distance. Il m’a été proposé par Albert l’utilisation d’un optocoupleur (j’aime bien cette solution), mais j’ai vu aussi qu’il était possible d’utiliser des condensateurs et/ou des résistances.

J’aimerais avoir votre avis les différentes solutions mais aussi leur implémentation:

  • les résistances sont à placer à chaque bout du câble, c’est exact ? Côté Arduino, est-ce que cela peut être remplacé par le PULL_UP ?
  • comment utiliser et où placer les condensateurs (je comprends bien leur principe de fonctionnement mais maîtrise mal ce composant) ?
  • l’utilisation d’un optocoupleur ne me semble pas overkill, mais je ne sais pas où le placer. Pour moi c’était plutôt côté Arduino comme ça peu importe les perturbations qu’il pouvait y avoir on séparait les circuits avant l’arrivée à l’Arduino; pour Albert en revanche il est à placer côté capteur.

Pour ce qui est de l’alimentation électrique des modules et de l’Arduino je pensais utiliser un chargeur de mobile pour l’Arduino et une chargeur de mobile (ou une alimentation à découpage achetée sur Aliexpress mais avec énormément de retours positifs) branché à une platine de distribution.

Pour le câblage lui même je comptais utiliser des broches RJ45 au niveau des modules pour qu’ils soient facilement déclipables.

En tout j’aurai 2 capteurs à mettre à grande distance: le PIR HC-SR501 et un KY-024 donc je pense que la résolution des problème sera la même pour les 2, dites-moi si je me trompe.

Je reste à l’écoute de vos remarques et de vos conseils.

Merci d’avance

PS: pour le moment je suis en mode quick and cheap (mais pas dirty :face_with_tongue: ) mais le but à terme est de monter en gamme si cela est nécessaire.

vos lecture entre le capteur et l'arduino 15m plus loin, c'est juste du tout ou rien, comme un interrupteur, ou c'est plus compliqué que ça ?

Dit autrement, qu'est-qu'il passe sur les fils entre l'arduino et le module capteur et à quelle fréquence ??

C'est un peu overkill je suppose que les capteurs ne consomment pas beaucoup de courant.
Le câble réseau c'est généralement de la gauge 26 on peut y faire passer plus d'un A.


Les optocoupleurs c'est très sûr car il y a une isolation galvanique complète entre la source et la destination. Et Albert se trompe, il vaut mieux placer l'opto à l'arrivée car sinon le fil va faire une grande antenne à l'entré de la carte CPU et ramener des perturbations sur celle-ci. Les perturbations sur le fil entre le capteur et le CPU sont sensées ne pas franchir l'optocoupleur dans la mesure où le courant induit par les perturbations reste inférieure au courant nécessaire pour exciter l'optocoupleur. C'est cependant, tout comme pour l'Ethernet, toujours mieux de ne pas faire cheminer les fils petits signaux près des câbles secteur.

C'est pratique mais volumineux. Le fait que ces connecteurs soient facilement déclipsables n'est pas vraiment un critère de sélection à mon sens car ce n'est pas une opération que l'on doit faire souvent.
Une chose qui n'est pas claire. Ces capteurs sont passifs ou actifs. Dans le cas de capteurs passifs 2 fils seraient suffisants. Pour le capteur PIR c'est un capteur actif mais les autres, vibration, ouverture, .., des capteurs passifs feraient l'affaire.

Que de questions !

Je vais essayer de répondre à quelques-unes.

Câble ethernet :
Oui, c'est un bon choix, les paires torsadées sont intéressantes. Il n'est pas utile pour cette application d'utiliser du haut de gamme.

PIR
Moi aussi je ne doublerai pas les fils. Par contre, je prendrais une paire torsadée spécifique pour transporter le signal du PIR : "signal + masse".
S'il y a des perturbations, elles toucheront de la même façon le fil de masse et le fil signal : elles s'élimineront en grande partie.
Je prendrais une autre paire pour l'alimentation. Bien sûr l'alim moins et la masse_signal seront réunies en deux points, mais c'est mieux ainsi.
Si des perturbations persistent, il sera toujours possible d'utiliser un petit transformateur différentiel constitué très simplement en faisant quelques spires "deux fils en mains" sur un tore. L'explication allongerait inutilement cette réponse, j'y reviendrai s'il y a besoin.

Opto coupleurs.
Je suis en retrait, ce n'est pas un objet magique.
Mon avis est qu'il n'est vraiment utile que s'il y a besoin de séparer galvaniquement des alimentations : par exemple avoir deux réseaux de masses non reliés entre eux.
L'opto coupleur est un gros consommateur de mA. De plus il faut bien le choisir.
Le paramètre important est le CTR (Curent Transfert Ratio).
Naturellement, il est normal que le CTR varie dans des proportions de 800 % ou plus selon les lots de fabrication.
C'est pour cela que certaines références "sérieuses" sont triées en classes ou la variation du CTR est limitée à un rapport 2, hélas pour de nombreuses références, c'est le souk et cela oblige à faire passer un courant anormalement élevé dans la diode d'émission.

Condensateur :
Exemple le plus simple : deux plaques conductrices placées à une faible distance l'une de l'autre et reliée l'une au "moins" de l'alim, l'autre au "plus" de l'alim.
Le courant électrique est dû à une circulation d'électrons, un électron est chargé négativement, il sera attiré par la plaque positive.

La réalité est plus complexe, mais on va dire que :

  • Avec une alimentation en courant continu, quand tous les électrons disponibles seront arrivés sur la plaque positive le courant cessera de circuler.
  • Avec une alimentation alternative, les électrons ne feront que passer d'une plaque à l'autre au rythme de l'inversion des polarités des plaques. Un courant alternatif circulera en permanence. Plus la fréquence sera élevée, plus le condensateur sera équivalent à un court-circuit.

Effet de filtrage :
Le condensateur se place en dérivation entre la masse et l'alimentation 5 V ou le signal de sortie d'un capteur.
À la mise sous tension, il y aura un petit et bref courant continu le temps de le charger et puis plus rien.
Par contre, les perturbations, qui sont des tensions alternatives, seront court-circuitées.

Arduino.
Attention au vocabulaire : Arduino est le nom d'une société, ce n'est pas le nom d'un produit.
Il faut dire de quel modèle tu parles.
Certains modèles sont en Vcc = 5V , d'autre en Vcc = 3,3 V.
Certains modèles utilisent des micros 8 bits, d'autres des micros 32 bits.
Certains modèles ont le seuil détection niveaux haut/bas à Vcc/2, d'autres auront
niveau bas <= 0,3*Vcc et niveau haut >= 0,7*Vcc.
On peut mélanger des produits 5 V avec des produits 3,3 V, mais seulement en prenant les dispositions qui s'imposent pour adapter les niveaux .

Il n'y a pas que des produits Arduino sur le marché, le matériel Arduino est open hardware. Étant lui-même basé sur du matériel open hardware (projet Wiring), il est librement copiable.

Il n'y a pas non plus que des copies de conceptions Arduino, il y a des produits originaux dont des produits basés sur de l'ESP32 qui ont le WiFi et le Bluetooth natifs.

Déjà merci à vous tous pour vos réponses, et plus globalement merci pour votre participation parce que vous êtes des membres plus qu’actifs de ce forum et vos interventions sur divers topics m’ont déjà beaucoup aidé.

Je vais répondre point par point pour plus de lisibilité:

c'est juste du tout ou rien, comme un interrupteur, ou c'est plus compliqué que ça ?

Non c’est vraiment du tout ou rien, du 0/1.

Le câble réseau c'est généralement de la gauge 26 on peut y faire passer plus d'un A.

Je ne connaissais pas ce terme de calibre 26, c’est US/Canadien ? Sinon merci pour l’info sur l’intensité admissible, ça me permet d’avoir une idée d’ordre de grandeur.

Ces capteurs sont passifs ou actifs.

Quasiment exclusivement des capteurs actifs. Pour la détection de chocs j’utilise des SW420 et pour les ouvertures je suis parti sur du KY-024 mais je vais peut-être basculer certains sur du capteur Reed.

Par contre, je prendrais une paire torsadée spécifique pour transporter le signal du PIR : "signal + masse".

C’est ce que je pensais faire aussi.

Attention au vocabulaire : Arduino est le nom d'une société, ce n'est pas le nom d'un produit.
Il faut dire de quel modèle tu parles.

C’est vrai, dans un premier temps je pars sur de l’Arduino Uno (clone) si les besoins évoluent on verra à passer sur du Mega ou au pire de l’ESP32 (une version avec Ethernet et ce n’est plus la même tension de fonctionnement que le Uno).

Le capteur SW420 a un petit cylindre contenant une bille métallique qui, au repos, ne touche aucun contact, mais qui lors d'une vibration rebondit contre les contacts, créant des impulsions électriques répétées et de durées variables. La carte contient un comparateur et filtre ces impulsions en ne déclenchant la sortie D0 que si le signal cumulé (durée ou intensité des rebonds) dépasse un seuil réglable via le potentiomètre. Le placement est donc important, il faut que le cylindre soit bien à plat et que les chocs que vous voulez détecter soient orthogonaux (fassent bouger la billes dans le cylindre).

pour les ouvertures on trouve des trucs tout prêts


en normalement ouvert (pas de consommation de courant)

On en trouve pour 1€ pièce environ en Asie.

Je viens de les trouver: https://fr.aliexpress.com/item/1005006713515760.html

1€/U en NC et presque 2€/U en NO, sont forts ces chinois :wink:

C'est une norme US, la norme AFNOR, qui est la seule autorisée en France, utilise le diamètre pour les petits-fils (cas d'un électronicien) et la surface de la section pour les gros câbles (cas d'un électricien).
Exemple fil de 5/10e soit diamètre d = 5 dixièmes de mm.
Pour une installation électrique, un électricien parlera de "2,5 carré" pour un câble dont la section fait 2,5 mm2

"gauge 26" veut dire que le fil est passé 26 fois dans une tréfileuse → plus le chiffre est grand, plus le fil est fin.
C'est aussi illogique que les munitions des chasseurs.

Edit : je viens de sortir mon pied à coulisse, le fil ethernet cat 5 a un diamètre de 5/10e de mm (mon fil fait exactement 0,47 mm de diamètre).

Une longueur de 1m aura, si je ne me suis pas trompé dans mes calculs, une résistance de 20 milli ohms.
Si on y fait passer 1 A la chute de tension sera de 20 mV par mètre de longueur.
Si tu as 20 m, la chute de tension sera de 0,5 V pour I = 1 A.
Avec un courant de 10 mA, la chute sera 100 fois moindre, c'est-à-dire 5 mV.
Nul besoin de s'inquiéter.

C’est American Wire Gauge dit AWG bien connut des élec en tous genres

Il y a un tableau des correspondances AWG vers mm2

Ben je ne sais pas ce que je suis, mais la première fois que j'en ai entendu parler c'était sur ce forum.

Et pourtant, du temps du pur analogique et des bobinages sur mesure pour des filtres ou les transfos signal, pas des 230V mais des transfos 50 ohms haute fréquence, dans le labo, il y avait deux armoires doubles portes remplies de pots de ferrites et de bobines de fil émaillé qui provenaient des stocks de la fabrication : c'était de l'officiel.
Il y en avait de tous diamètres de quelques centièmes à 2 millimètres.
Que des diamètres en système métrique, aucun dans cette chose soi-disant bien connue.

L'AWG est plutôt venu avec les commandes sur Aliexpress.

Je persiste à dire qu'en France et en Union Européenne les normes sont basées sur le système d'unité international dit "SI" , qui est le système français MKSA étendu qui a été généralisé à l'international.

La direction du bureau international des poids et mesures est basée au pavillon de Breteuil à Saint Cloud (92)

Le directeur actuel est un Néo-zélandais qui a succédé à un anglais (un anglais, étonnant n'est-il pas ! ) qui a lui même succédé à un allemand qui avait succédé à deux anglais. Encore des anglais, mais pourquoi ils nous enquiquinent avec leur pinte qui ne fait pas un demi-litre !

Le bureau a été créé en 1875 et aucun étasunien n'a été directeur, pourtant ce sont eux qui sont à la base du système décimal : nul n'est prophète dans son pays.

MKSA :
M pour mètre
K pour kilogramme masse
S pour seconde
A pour ampère

Pour jef : :grin:
Quand j'étais en classe de seconde le système CGS avait été remplacé peu années auparavant par le système MKSA qui n'était pas encore devenu le SI, de nombreux pays utilisaient encore le CGS.

Je me rappelle que mon prof de physique-chimie nous avait dit que les profs qui continueraient à utiliser le CGS étaient passibles de prison.
On devrait rétablir cette sanction, en particulier sur ce forum :rofl:.
Si jamais c'était rétroactif pour les techniciens de laboratoire en retraite, ne t'inquiète pas, je fais une provision d'orange :tangerine: :tangerine: :tangerine: :rofl:

Ca fait du bien de plaisanter un peu.

Bonjour,

Moi je ne suis qu’un banal élecTRONICIEN depuis les années 80 qui ai officiellement viré côté TROTECHNICIEN en 2005.

Je n’ai JAMAIS acheté quoi que se soit chez Ali, et j’ai découvert l’AWG au + tard en 90 chez au moins les 2 ou 3 gros fournisseurs que tous les élec, même vous, connaissent, mais que les amateurs n’utilisent que trés rarement (RS, FARNELL, CONRAD…).

On ne m’a pourtant jamais mrnacé de prison!

Je suis désolé, mais c’est la réalité.

PS:

Je dirais même plus que je ne connais pas beaucoup d’électtoniciens qui utilisent la norme CEI ou IEC à laquelle l’AFNOR est associée je crois

Mais utilisent plutôt depuis des lustres la norme américaine ANSI

Personne n’est parfait je crois.